活性污泥超声波预处理的降解特性与减量研究

采用超声波处理序批式间歇反应器(SBR)中的活性污泥,通过改变活性污泥的超声波处理比例,分析SBR系统的污泥降解特性和减量效率。研究结果表明,超声波处理能有效促进系统污泥减量和污泥稳定,30%的处理比例使污泥表观产率和挥发性悬浮固体/悬浮固体(VSS/SS)较对照处理分别减少28%和5.1%,但处理系统出水水质轻微下降,30%和40%的处理比例使系统出水COD去除率较对照处理分别下降了9.5%和12.3%,出水浊度也出现了轻微增加,而污泥的沉降性能并没有产生明显影响。     

剩余污泥发酵产酸特征及基质释放规律研究

剩余污泥发酵既能实现污泥减量,又能获得污水生物脱氮除磷所需的挥发性脂肪酸VFAs等。采用序批式污泥发酵实验,在(30±1)℃的条件下,研究剩余污泥投配比对序批式污泥发酵系统污泥减量、产酸以及基质释放过程的影响,探索VFAs生成最大化的条件。实验结果表明:投加接种污泥不能明显提高序批式污泥发酵系统剩余污泥的减量效果,但可以改善污泥的产酸特性;当污泥投配比大于50%时,发酵过程中将出现2个VFAs浓度峰,且第二次峰浓度更大;较为理想的序批式污泥发酵投配比是60%~80%、发酵时间为5 d或25 d,前者VFAs表观转化率最大(约24%),后者发酵液中VFAs浓度最高(约600 mg/L);发酵过程中,NH4+-N总体呈上升趋势,磷浓度发酵5 d时达到最大值。     

多孔载体中微型动物与原位剩余污泥减量的相关性

通过投加多孔载体处理人工配制的生活污水,培养驯化活性污泥挂膜成功后,在稳定运行60 d内,对系统污泥减量效果以及其与载体中微型动物进行了研究。结果表明:系统剩余污泥真实产率为0.054 g SS/g COD,表观产率为0.045~0.052 g SS/g COD之间,剩余污泥真实产率与表观产率基本吻合,稳定运行期间,多孔载体中生物膜生长代谢良好;与传统活性污泥法比较,污泥减量效果明显;固着型纤毛虫和后生动物数量的变化,对剩余污泥浓度影响较大;筛选具有代表性微型动物与系统中剩余污泥浓度进行了相关分析,发现其中钟虫和红斑瓢体虫相关系数最大,分别为0.915和-0.813,可作为剩余污泥浓度的指示性微生物。     

筛选制备微生物菌剂降解剩余污泥

活性污泥法处理污水工艺伴随大量剩余污泥的产生,有效减量污泥是污水处理厂可持续运营的关键。为了实现高效环保的降解剩余污泥,对筛选芽孢杆菌制备微生物菌剂进行了研究。提出以产酶芽孢杆菌为出发菌株,通过测定菌株对污泥混合液悬浮固体浓度(mixed liquid suspended solids,MLSS)的直接减量效果以及菌株在限制性培养基内的传代稳定性和对污泥有机质及总氮(total nitrogen,TN)的去除率,得到3株污泥高效降解菌株10001、11009和R10。实验结合扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)优化了其菌剂的制备工艺,菌剂复配比例,最适应用pH和最佳处理时长。确定选取喷雾干燥工艺制备微生物菌剂,当10001、11009和R10菌剂添加量分别为0.45%、0.80%和0.55%(质量体积比),剩余污泥pH为7.0时,经过72 h降解处理,达到剩余污泥最佳降解效果即有机质去除率达25.4%,总氮去除率达48.8%。扫描电镜分析结果显示菌剂的失效时间约为7 d。     

低浓度LAS对活性污泥性质和去除污染物行为的影响

采用SBR处理模拟废水,考察了不同浓度阴离子表面活性剂——烷基苯磺酸钠（LAS）对反应器活性污泥的影响。实验结果表明,低浓度表面活性剂LAS的投加,有利于提高SBR中活性污泥对COD和氨氮处理效率,并且活性污泥的沉降性以及微生物活性也随着LAS投加浓度的升高而升高。但是,当LAS的投加浓度过高时（1 mg/L）,污泥表面产生起泡、乳化和微粒悬浮等现象,使大量固体陷入漂浮泡沫层,降低曝气池的充氧效率,最终导致污泥解体,沉降性变差,活性下降。     

解偶联剂与电气石协同作用对污泥性能的影响研究

为提升解偶联剂的污泥减量效果并缓解其对微生物的影响,在序批式活性污泥反应器(SBR)中添加不同浓度的解偶联剂(双香豆素)和电气石,分析两者协同作用对SBR系统中活性污泥产量及性能的影响。研究结果表明,当双香豆素投加量由10mg/L增加到40mg/L,污泥的表观产率由0.19降至0.15,下降约20%,污泥减量作用明显增强,但COD去除率由76.7%下降至76.3%,SBR内的亚硝酸盐氮积累量增加,TN去除率由87.5%降至80.3%,污泥沉降性能有所降低,污泥活性有所提高。40mg/L双香豆素与100g电气石协同作用下,SBR内污泥的表观产率降至0.13,COD去除率提高至82.6%,SBR内亚硝酸盐氮积累量显著降低,TN去除率可达88.9%,污泥沉降性能及污泥活性均有所提高。电气石可以改善高浓度双香豆素所导致的负面影响,不会提高系统污泥产率。     

厌氧、好氧、厌氧/好氧交替状态对活性污泥性质的影响

实验采用活性污泥处理模拟印染废水,研究厌氧、好氧、厌氧/好氧交替3种条件对活性污泥性质的影响。3种实验条件下,污泥沉降比(SV%)均基本保持在18%~25%之间,污泥容积指数(SVI)保持在62~66 m L/g之间。活性污泥混合液中胞外聚合物(EPS)除EPSB-蛋白质浓度持续升高外,其余形式均呈现积累、达到最大值后下降的趋势,其中厌氧/好氧交替条件下EPS浓度最高而好氧条件下最小。在整个实验期间,活性污泥的脱氢酶活性基本呈上升状态,在厌氧/好氧间歇曝气条件下脱氢酶活性最高、好氧条件次之、厌氧条件最低,最终3种条件下的脱氢酶活性分别为31.27、26.63和24.37 mg/(g·h)。活性污泥中ATP浓度基本呈现先增加后减小、再趋于稳定的变化趋势。实验结果表明,活性污泥表观产率系数顺序是好氧厌氧厌氧/好氧交替运行,厌氧/好氧交替实现了系统内污泥减量,微生物的产率系数和能量状态密切相关。脱氢酶活性对污染物的降解影响明显,而实验条件下微生物能量状态和污泥减量并不对污染物降解产生影响。     

超声、臭氧处理石化污水厂剩余活性污泥研究

采用超声波和臭氧处理石化污水处理厂的剩余活性污泥,促进其脱水和破解。实验结果表明,小功率超声对污泥脱水效果较好,最佳超声条件为：输出电压70 V,超声时间2 min;污泥抽滤后的含水率在试验范围内随臭氧量的增加而降低,最佳臭氧剂量为0.05 g O³/g SS。经超声处理过的臭氧化污泥要比没经超声处理过的含水率低约1%。在传统的絮凝方法下,加上超声和臭氧可以使污泥含水率再降低2%以上,减少絮凝剂用量近40%;臭氧和超声联合比单独臭氧对污泥破解效果更显著,污泥可减量约25%。臭氧投量较少时,超声破解效果更明显。     

复合酶处理对活性污泥溶解的动力学机制研究

研究了酶(蛋白酶和α-淀粉酶)处理过程中污泥溶解效率及动力学特征。研究表明,酶处理可以有效地溶解污泥絮体,上清液有机物含量明显上升,经淀粉酶处理的污泥上清液中的蛋白质和多糖浓度分别增长了268%和1 100%。同时,污泥的溶解过程遵循一阶反应动力学方程,蛋白酶与α淀粉酶的酶促水解动力学反应速率常数分别为0.146和0.306。复合酶(蛋白酶和α-淀粉酶)投加方式对污泥酶促水解效能有着重要的影响。淀粉酶先于蛋白酶投加的水解效率明显高于其他2种投加方式(蛋白酶先于淀粉酶投加和同时投加)。该研究成果为复合酶在污泥处理过程中的应用提供了理论依据。     

减量脱水菌剂处理柠檬酸废水污泥的中试

利用规模为5m3的中试装置考察菌剂对柠檬酸废水污泥减量脱水效果的影响。结果表明:(1)满负荷运行阶段,菌剂处理后污泥的混合液悬浮固体质量浓度(MLSS)和混合液挥发性悬浮固体质量浓度(MLVSS)平均值分别为9.76、6.06g/L,比原污泥分别减量6.69%、12.93%;真空抽滤泥饼含水率平均值为78.12%,比原污泥下降11.87百分点;溶解性COD(SCOD)为214.40~323.71mg/L,平均值为279.69mg/L,相对于原污泥SCOD平均值,SCOD去除率可达到44.89%。说明菌剂可有效减少污泥量,改善污泥脱水效果,可进一步改善水质,对该柠檬酸废水污泥有着很好的针对性。(2)菌剂处理后污泥的脱水效果明显。较高压力、加入聚丙烯酰胺(PAM)及选用孔隙较小的滤纸均能进一步提高污泥的脱水效果。     

微生物制剂强化SBR处理系统

应用固定化生物催化剂(IBC)进行SBR处理系统强化实验,考察了IBC的投加对SBR的处理效果和活性污泥的影响。结果表明,投加IBC能够提高SBR的污染物处理效率,相对于对照组,实验组的COD、NH3-N、BOD5和TP去除率分别提高了9.75%、19.36%、6.28%和28.09%。实验组和对照组SVI变化不大,投加微生物制剂IBC并没有显著提高活性污泥的沉降性能。但实验组活性污泥的OUR、SOUR和SBI均高于对照组,这表明IBC的投加提高了SBR中污泥活性,且优化了活性污泥中微生物群落结构。     

水解酸化应用于剩余污泥减量的试验研究

碱减量印染废水生物处理剩余污泥接种培养成熟的水解酸化菌,通过它们的新陈代谢作用,可以实现系统内生命物质的更新和减量,同时降解了污泥吸附的有机物等,达到对剩余污泥减量的目的.在系统污泥减量初期,水解酸化作用对微生物的"液化"、内容物释放和对有机物的生物降解作用是污泥减量的主要原因;随着中间代谢产物的积累,微生物活性受到抑制,试验后期剩余污泥减量主要是微生物内源呼吸的结果.试验条件下,接种了成熟水解酸化细菌的 2 组剩余污泥 MLSS 浓度分别为 7.765 和 11.250 g/L,MLVSS 浓度分别为 4.466和 6.360 g/L,经过 513 h后 MLSS、MLVSS 浓度较开始时分别下降了 40.31%、45.73%和 54.85%、63.18%.一定污泥浓度范围,污泥减量效果与污泥浓度正相关.     

利用MCMP微生物制剂减少剩余污泥产量的研究

通过在3组日处理规模为5 m³/d的活性污泥法装置中进行连续进出水试验，考察了投加多功能复合微生物制剂（multifunctional compound micro-organisms preparation ，MCMP）对污水处理过程中剩余污泥减量的影响。中试研究结果表明，曝气池中，每次MCMP菌剂加入量为日处理水量的0.02%～0.04%的条件下，运行2个月装置未排放剩余污泥，有效地实现剩余污泥源头减量的预期要求。该技术不增加或改变原有污水处理工艺和运行方式，不增加处理系统总的动力消耗，并且不会对出水水质产生不良影响。     

压力环境下活性污泥的耐盐驯化过程

通过逐步提高盐浓度的梯度盐度方法驯化耐盐活性污泥,采用加压-常压对比实验,探讨活性污泥耐盐驯化过程中,0.3 MPa的压力环境对有机物降解规律、污泥脱氢酶活性及胞外聚合物(EPS)含量的影响。结果表明,经耐盐驯化的活性污泥在5%的高盐度环境下仍可达到75%以上的有机物去除率;当驯化盐度达3.5%及以上,加压耐盐活性污泥有机物去除率及污泥脱氢酶活性均高于常压,其优势更为突出。耐盐驯化过程中活性污泥胞外聚合物(EPS)含量较稳定,加压系统EPS含量低于常压,这可能是加压活性污泥法可以实现原位污泥减量的重要原因之一。     

甜菜碱对肝素钠废水好氧处理的影响

肝素钠废水因含高钠盐而导致其生物处理效率受到较大程度的抑制,对于如何改善高盐下的生物处理效率已成为目前研究的热点。针对SBR工艺处理高盐肝素钠生产废水的好氧生物处理过程,以污泥对有机物、氨氮的去除效率为要点,探讨了甜菜碱对活性污泥性能的影响效果。实验结果表明,(1)当稳定的好氧处理系统受到高钠盐冲击时,投加甜菜碱,TOC的去除率能提高9%~22%,氨氮的去除率能提高9%~16%;(2)当甜菜碱添加浓度为1 mmol/L(即117 mg/L)时,系统污泥性能的改善效果最好,TOC的去除率提高了15.3%,氨氮的去除率提高了18.7%;(3)甜菜碱的一次性添加对活性污泥性能的影响存在一定的持续性,持续时间约为6 d。     

超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究

在活性污泥系统采用超声波处理剩余污泥以考察污泥减量效果及其对系统处理效果的影响.结果表明:在声能密度0.25～0.50 W/mL范围内,经过1～30 min的超声波处理,系统表观产率显著下降,剩余污泥的产量可以减少20%～50%左右.同时发现,污泥的沉降性能指标SVI有所下降,而污泥的稳定性有所提高,活性污泥系统的出水水质略有不同程度的下降.     

超声处理对活性污泥系统污泥减量效果的研究

在活性污泥系统采用超声波处理剩余污泥以考察污泥减量效果及其对系统处理效果的影响.结果表明：在声能密度0.25～0.50 W/mL范围内,经过1～30 min的超声波处理,系统表观产率显著下降,剩余污泥的产量可以减少20%～50%左右.同时发现,污泥的沉降性能指标SVI有所下降,而污泥的稳定性有所提高,活性污泥系统的出水水质略有不同程度的下降.     

高铁酸钾与碱耦合处理剩余污泥的实验研究

采用高铁酸钾与碱耦合工艺处理剩余污泥,分析其对污泥的减量及溶胞效果的影响。结果表明,高铁酸钾与碱耦合处理时,污泥减量效果较单独高铁酸钾处理明显提高,最佳耦合方式为高铁酸钾与碱同时投加处理,适宜的碱性物质为NaOH;高铁酸钾与碱耦合处理能有效破坏污泥絮体及细胞结构,导致污泥减量,胞外聚合物(EPS)和胞内物质大量溶出。当高铁酸钾投加量为0.24g/g(以污泥中单位质量SS的投加量计,下同),NaOH投加量为6mmol/g时,耦合处理24h后挥发性悬浮固体(VSS)去除率达25.92%,处理后的污泥离心泥饼含固率增加,污泥体积指数(SVI)降低,污泥脱水性能及沉降性能明显提高,显微镜检表明耦合处理后污泥絮体明显解离,说明高铁酸钾与碱耦合工艺具有较好的污泥减量及溶胞作用。     

柠檬酸强化电动去除和回收污泥中的重金属

探讨了柠檬酸对污泥中重金属形态的影响,并以柠檬酸为络合剂、以杭州七格污水处理厂城市污泥为研究对象,在0.8 m A·cm-2恒定电流密度条件下运行120 h,在5组柠檬酸浓度分别为0.00、0.05、0.10、0.20和0.30 mol·L~(-1)的条件下,采用自行设计的双层双阳极反应器对污泥中重金属进行电动去除和回收实验。结果显示,柠檬酸能促使污泥中大量的Zn由可还原态转化为酸可提取态,但对Cu的形态影响不大。电动处理实验中,添加柠檬酸后Zn和Cu的去除率都有明显提高,当柠檬酸浓度为0.20 mol·L~(-1)时,Zn的去除率最大达58.3%,Cu的去除率为42.4%;当柠檬酸浓度为0.10 mol·L~(-1)时,Cu的去除率最大为51.7%,Zn的去除率为46.4%。柠檬酸的最佳添加浓度为0.10~0.20 mol·L~(-1),当柠檬酸添加量超过0.20 mol·L~(-1),Zn和Cu的去除率反而会因为络合物在阳极区的沉淀而降低。     

新型活性污泥的培养及其处理高盐有机废水

在好氧反应器中,将海泥通过海水和营养物质培养成新型的活性污泥,在处理含盐废水时有较好的活性和沉降性能,对这种新型的活性污泥我们称其为海洋活性污泥。通过10周的培养,海泥的污泥体积指数（SVI）从最初的19 mL/g升高到70 mL/g,对有机废水处理12 h后高锰酸盐指数（CODMn）降解率达到90%,氨氮降解率达到45%。在污泥培养时,营养物质投加频率为一日一次最有利于污泥的培养,又葡萄糖比淀粉更有利于污泥的培养。对于含盐有机废水的处理,海洋活性污泥也比传统活性污泥有优势,甚至对于含盐量6%的高盐有机废水,处理12 h后能达到CODMn降解率达为70%,氨氮降解率达到30%。当NaCl浓度高于6%,海洋活性污泥仍具有一定的活性,但仍能观察到明显的抑制作用。此外,海洋活性污泥具有比传统活性污泥更强的盐度变化抗性,甚至在低盐度下盐浓度变化时,海洋活性污泥的氨氮降解稳定性也优于传统活性污泥。